JPH08102414A

JPH08102414A - 超電導装置

Info

Publication number: JPH08102414A
Application number: JP25962494A
Authority: JP
Inventors: Norio Kaneko; 典夫金子; Tamaki Kobayashi; 玉樹小林
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1994-09-30
Filing date: 1994-09-30
Publication date: 1996-04-16
Anticipated expiration: 2016-01-15
Also published as: JP3124688B2

Abstract

(57)【要約】【目的】超電導コイルのクエンチの発生を確実に検
出することの出来る小型で信頼性の高い超電導装置を提
供すること。【構成】所定の温度範囲に温度制御された容器に収
納された超電導コイルと、該超電導コイルに外部電源か
ら電力を供給する電流リードと、該外部電源と超電導コ
イルとの間に配置される超電導コイル運転制御／保護回
路と、超電導コイルの超電導体に接続されている電圧計
測リードを備えた超電導装置において、該電圧計測リー
ド用のリード線が、絶縁性部分と導電性部分とを少なく
とも有する絶縁性構造部材からなる絶縁構造体内部に該
絶縁性部分とリード線とが対面した状態で収納され、且
つ該導電性部分が超電導コイルが収納されている容器と
同電位となっていることを特徴とする超電導装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、超電導コイルを利用し
た、エネルギー貯蔵、磁場発生、各種磁気計測等に応用
することの出来る超電導装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】超電導コイルを利用した超電導装置の従
来の概念構成図を、図１１に示す。図１１において、１
は外部電源７から超電導コイル２に電力を投入する為の
電流リードであり、３、４及び５は超電導コイル２の電
圧を測定する為の計測リードであり、３は超電導コイル
２の巻初め、５は巻終り、４は超電導コイル２の中央
（リード線３と５の取り付け位置の間の超電導線の長さ
が１／２になる位置）に夫々取り付けてある。

【０００３】この様な装置における超電導コイルの動作
について説明する。先ず、永久電流スイッチ８を“ｏｆ
ｆ”にして、外部電源７から電流を通電する。所定の電
力を投入した後、永久電流スイッチ８を“ｏｎ”にし
て、外部電源７からの通電を終了する。通電中に超電導
コイル２にクエンチが発生した場合には、保護抵抗器９
に超電導コイル２からの電流を流し、超電導コイル２の
破損を防止する。クエンチの発生は、電圧計測リード用
のリード線３と４、４と５間の電圧差から感知し、検出
することが出来、制御器６によって必要な処置が行われ
る。ここで電圧計測リードは、同一の配管１１内に収納
されている。クエンチが発生しない場合には、この様な
構成であってもよいのであるが、クエンチが発生した場
合には、電圧計測リード３と４或いは４と５の間、或い
はリード線とその周辺部との間には高電圧が発生する。
この時に、リード間に発生する電圧Ｖは、例えば、超電
導コイル２の自己インダクタンスが４Ｈ、超電導線２−
１に流れる電流の減衰が６００Ａ／ｓｅｃとすると、
Ｖ＝（１／２）×４（Ｈ）×６００（Ａ／ｓｅｃ）＝
１，２００（Ｖ）になる。この電圧は、例え、電圧計測
リードの取り付け部の温度が７７に冷却されていたとし
ても、ヘリウムガスのコロナ放電開始電圧Ｖａが約４０
０Ｖ／ｃｍであるから、リード線と隣接する放電可能な
部位との距離は３ｃｍ以上としなければならない。

【０００４】しかし、現実には、上記の取り付け部付近
の温度はヘリウムガスの流量によっては３００Ｋ近くに
もなることもある。ここで、３００ＫにおけるＶａは約
２００Ｖ／ｃｍであるから、計測リード線同士或いはリ
ード線と周辺部との間で少なくとも６ｃｍ以上離さない
と放電が起こり、超電導コイル２の焼損事故に繋がるこ
とが考えられる。クエンチ時における電流の減衰は、超
電導コイル２により異なり、上記の減衰量よりも数倍以
上大きな減衰量のコイルが使用されることも多い。この
為に、リード線同士或いは周辺の放電の可能性のある部
位との距離は、前述の距離よりも１桁程度大きくしなけ
ればならない。これに対し、４．２Ｋにおけるヘリウム
ガスのＶａは約１，０００Ｖ／ｃｍであるから、取り付
け部を４．２Ｋに冷却すれば、配管外管を小型化するこ
とは理論上可能であるが、取り付け部をこの様な極低温
にするには、現実には完全な断熱を要する為に、計測用
のリード線の取り付け部に大きなスペースを必要とし
た。これに対し、この放電を防止する為に、例えば、特
開昭６２−１７６１０８号公報では、中間部の電圧計測
リード４を他のリード線３及び５と異なる計測配管に配
置することで対応していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記特開昭６
２−１７６１０８号公報の内容は、放電を防止する為に
放電の可能性のある部位の間の距離を大きくしたことと
基本的には同じであり、電圧計測リードを取り付ける為
には複数の取り付け部が必要になり、低温容器１２は複
雑な形状となってしまい結果的には大型化するという問
題があった。又、超電導コイル２への熱侵入が増大する
可能性も高くなる。更に、計測リード間での放電を防止
することは出来ても、中間計測リード４と超電導コイル
２を収納している低温容器１２への計測リード取り付け
部付近での放電を防止する手段については、何も開示さ
れていない。この為、従来の超電導装置では、超電導コ
イルのクエンチを確実に検出することが出来る小型で信
頼性の高い超電導装置は得られていなかった。従って、
本発明の目的は、超電導コイルのクエンチの発生を確実
に検出することの出来る小型で信頼性の高い超電導装置
を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決する為の手段】上記の目的は、下記の本発
明によって達成される。即ち、本発明は、所定の温度範
囲に温度制御された容器に収納された超電導コイルと、
該超電導コイルに外部電源から電力を供給する電流リー
ドと、該外部電源と超電導コイルとの間に配置される超
電導コイル運転制御／保護回路と、超電導コイルの超電
導体に接続されている電圧計測リードを備えた超電導装
置において、該電圧計測リード用のリード線が、絶縁性
部分と導電性部分とを少なくとも有する絶縁性構造部材
からなる絶縁構造体内部に該絶縁性部分とリード線とが
対面した状態で収納され、且つ該導電性部分が超電導コ
イルが収納されている容器と同電位となっていることを
特徴とする超電導装置である。

【０００７】

【作用】本発明では、所定の温度範囲に温度制御された
容器に収納された超電導コイルと、この超電導コイルに
並列に接続された永久電流スイッチと、超電導コイルに
外部電源から電力を供給する為の電流リードと、外部電
源と超電導コイルとの間で超電導コイルと並列に接続さ
れた超電導コイルの運転制御或いは保護回路として機能
する保護抵抗器と、超電導コイルの超電導線材に接続さ
れている複数の電圧計測リードとを基本構成要素として
超電導装置を構成し、且つ超電導コイルにクエンチが発
生した場合における放電を防止する為に、電圧計測用リ
ード線を、絶縁性部分と導電性部分とを少なくとも有す
る絶縁性構造体の内部の絶縁性部分からなる中空部分
に、絶縁性部分に対面させた状態でリード線を収納し、
且つ超電導コイルが収納されている容器と上記の絶縁性
構造体を構成する導電性部分の電位を同電位とすること
によって、放電防止を可能とする。

【０００８】

【好ましい実施態様】次に、好ましい実施態様を挙げて
本発明を更に詳細に説明する。先ず、本発明での装置構
成、動作及び放電防止の原理を、図１を参照しながら説
明する。装置の基本構成は、図１１に示した従来のもの
とほぼ同じであるが、本発明においては電圧計測用リー
ド線３、４及び５が、中空の外管１１に内設されている
絶縁構造体Ａの構成部材である絶縁性構造部材内に夫々
独立に挿設されている。尚、図１では、絶縁構造体Ａの
内部に収納されていないリード線３、４及び５の部分の
長さを大きく図示してあるが、これは図１が構成を説明
する原理図である為であり、クエンチにより予想される
電圧の値によっては、超電導コイル２の出来るだけ近く
まで絶縁構造体Ａを設け、この中にリード線を収納した
方がよい場合がある。又、図では外管１１と絶縁構造体
Ａを構成する各絶縁性構造部材１０の長さはほぼ同じに
なっているが、必ずしも同じである必要がないことは勿
論である。又、後述する様に、リード線３、４及び５
は、必ずしも絶縁性構造部材内に夫々独立に挿設されな
ければならないものでもない。

【０００９】上記した様な絶縁構造体Ａの内部に収納さ
れる電圧計測用リード線は、所定の温度範囲に温度制御
された容器１２に超電導コイル等と共に取り付けられ
る。本発明で用いられる該容器１２としては、例えば、
液体窒素や液体ヘリウム等を冷媒としたり、冷却したヘ
リウムガスを循環させること等により容器内部の温度を
所望の温度範囲に制御することが可能であれば、形状及
び材質はいかなるものでもよい。又、外部からの熱侵入
を防止する為に、例えば、真空断熱部分を該容器１２の
外周に設けたものであってもよい。又、図２に、図１に
おける絶縁構造体Ａの内部に収納された電圧計測用リー
ド線の３、４及び５の低温容器１２への取り付け部付近
を拡大して示したが、この図では、各電圧計測リード線
３、４及び５は、説明の為に平行に並べて表示してある
が、勿論、各リード線の相対位置に制限はない。

【００１０】ここで、リード線３、４及び５は、図３に
示した様な断面を有する絶縁性構造部材１０内に夫々独
立に収納されている。即ち、図３に示した例では、絶縁
性構造部材１０は、中空部分にリード線を挿設すること
が出来る様に中空管形状をしており、且つリード線を挿
設した場合にリード線が絶縁体と対面した状態で収納さ
れる様に、その最内層は、絶縁体からなる中空管形状の
絶縁性部分１６であり、更にその外周には導電性材料が
積層されて導電性部分１７が設けられ、中空部分を有す
る積層構造を有している。尚、図３では絶縁性部分１６
と導電性部分１７とは、夫々１層で構成されているが、
本発明はこれに限定されず、目的により各層の厚さ及び
数を変化させてもよいし、図３の様な構造で、直径の異
なるのものを内部或いは外部に配置して各導電性材料を
何らかの方法で接続したものであってもよい。

【００１１】本発明においては、図２に示す様に、上記
の絶縁性構造部材１０を構成する導電性部分１７が上記
した低温容器１２と同電位となる様に配置される。又、
上記の様な構成の絶縁構造体Ａは、図１に示した電圧検
出制御器６との接続端子１４（電圧計測用リード線の取
り付けフランジの役割も果たす）に接続されている。
又、絶縁構造体Ａの外側には電圧計測リードの配管外管
１１が設けられており、且つ配管外管１１には、外部か
らの熱侵入を防止する為の超電導コイル２の冷却用冷媒
の蒸発ガスの排気口１５が設けられている。尚、配管外
管１１は、場合によっては使用する必要がなく、又、ガ
ス排気口１５の設置場所にも何ら制限はなく、更に、配
管外管に必ず設けなければならないものでもない。

【００１２】上記した様に、本発明では、絶縁性構造部
材１０を構成する絶縁性部分１６からなる中空部分に、
電圧計測リード線３、４及び５が絶縁性部分１６に対面
した状態で夫々独立に収納されている為に、超電導コイ
ル２にクエンチが発生してリード線間に高電圧が生じて
も、リード線間での放電が起きることはない。又、各絶
縁性構造部材１０の電位は、前述した様に、絶縁性構造
部材を構成する導電性部分１７の存在によって低温容器
１２と同じになっている。尚、図１では省略してある
が、低温容器１２が接地されていることは言うまでもな
い。この為、仮に絶縁構造体Ａに電荷が蓄積したとして
も、速やかに低温容器１２側に電荷を放出することが出
来、放電が防止される。本発明では、例え、超電導コイ
ル２の冷却ガスの温度が室温近くになったとしても、放
電開始電圧は絶縁構造体Ａの耐電圧でほぼ決定されるこ
とになる。本発明では、絶縁構造体Ａを構成する絶縁性
構造部材１０は互いに接触していてもよく、又、その大
きさはリード線を内部に収容することが出来るだけの内
径であれば制限はなく、例えば、１〜１，０００ｍｍ程
度とする。又、絶縁性構造部材１０の肉厚も通常は０．
１〜１０．０ｍｍ程度であればよいから、電圧計測リー
ドの取り付け部をきわめて小型にすることが出来る。更
に、電圧計測リードと電流リードを同じフランジで容器
に取り付けることも可能であるから、多くの取り付けフ
ランジを有する従来の超電導装置よりも簡単な構造とす
ることも出来る。

【００１３】

【実施例】以下、具体的実施例を挙げて本発明を更に詳
細に説明する。ここでは、超電導コイルは１つとし、コ
イルの両端とコイルの中央の３ヵ所でコイルを形成して
いる超電導線に電圧計測用リード線が取り付けられてい
る場合について説明する。しかし、本発明はこれに限定
されず、超電導コイルは複数使用してもよく、又、１つ
のコイルに取り付けられる電圧計測用リード線の部所
は、上記の場所に限定されるものではなく、必要により
適宜に変化させることが出来ることは言うまでもない。

【００１４】実施例１図１に、本実施例の超電導装置の構成概念図を示す。１
は外部電源７から超電導コイル２に通電する為の電流リ
ード、８は、超電導コイルに並列に接続された永久電流
スイッチであり、９は保護抵抗器、３、４及び５は電圧
計測用のリード線であり、３と５は、超電導コイル２を
形成する巻線である超電導線２−１の巻初めと巻終り、
４は超電導線２−１の中央に取り付けられたリード線で
ある。リード線３、４及び５は中空形状の絶縁性構造部
材１０の内部に夫々挿入されており、且つ電圧検出制御
器６に接続されている。又、上記の様にして形成された
絶縁性構造部材３本からなる絶縁構造体Ａは、電圧計測
リードの配管外管１１の内部に収納されている。

【００１５】本実施例における電圧計測リードの低温容
器１２への取り付け部の断面構造図を図２に示した。１
３は絶縁フランジであり、不図示の取り付け部品（例え
ば、ボルト等）で、電圧検出制御器６との接続端子１４
及び配管外管１１等と共に低温容器１２に固定される。
又、絶縁性構造部材１０の内部に夫々挿入されている電
圧計測用リード線３、４及び５は、平行に並べられて、
配管外管１１の内部に夫々収納される。尚、前述した様
に、各リード線の相対位置関係はこれに限定されるもの
ではない。本実施例で使用する各絶縁性構造部材１０を
構成する導電性部分１７は、お互いに同電位となる様
に、図２に示した様に、導電性材料１７’で夫々を結ん
で接続する。尚、この接続方法にも何ら限定はなく、例
えば、各絶縁性構造部材１０を構成する夫々の導電性部
分１７を互いに接触させてもよいし、接続端子部１４で
互いが電気的に結合される様に構成してもよい。

【００１６】本実施例で使用した絶縁性構造部材１０の
断面形状を図３に示したが、形成方法としては、先ず、
絶縁材料であるＡｌ₂Ｏ₃を冷間静水圧（ＣＩＰ)法で加
圧成型した後、空気中、１，０００℃で１０時間熱処理
して絶縁性部分１６を形成した後、その外側に導電性材
料であるCu薄膜を真空蒸着法により積層して導電性部分
１７を形成した。この結果、内部に絶縁性部分からなる
中空部分が形成され、該絶縁性部分１６の外周に導電性
部分１７が積層された、中空部分を有する積層構造の絶
縁性構造部材１０が形成される。この様にして形成され
た絶縁性構造部材１０の内径は約５ｍｍであり、外径は
約９ｍｍであった。

【００１７】次に、上記の様にして形成した絶縁性構造
部材１０の中空部分に、電圧計測用リード線であるＣｕ
線を夫々入れたものを３本配管し、外管１１内に収納し
た。夫々のリード線は、図１に示す様に、超電導コイル
２を形成している超電導線２−１に所定の位置で取り付
け、各電圧計測リード線とした。絶縁構造体Ａを収納す
る配管外管１１はＦＲＰ製であり、該配管外管１１は、
図２に示す様に、低温容器１２に、絶縁フランジ１３及
び絶縁性構造部材１０と共に不図示の取り付け部品によ
り取り付けた。この際、各絶縁性構造部材１０は、電圧
検出制御器６への接続端子１４に密着して取り付けてあ
る為、各電圧計測用リード線は、隣接している他のリー
ド線或いは取り付け部での導電性部位と直接相対するこ
とがない。この為、本実施例においては、電圧計測リー
ドからの放電開始電圧を大幅に高くすることが可能であ
る。

【００１８】上記の様な構成の本実施例の超電導装置に
おける絶縁性構造部材１０の放電防止性能を、図４に示
す様な装置を作成して調べた。図４中、１６ａは、本実
施例の絶縁性構造部材１０の絶縁性部分１６を形成する
際に使用したものと同じ方法で作成した１ｃｍ×３ｃｍ
の大きさで厚さ約２ｍｍの絶縁材料であり、１７ａは、
導電性材料である銅薄膜である（図４では、銅薄膜の厚
さが実際に使用したよりも厚目に示されている）。又、
１８’は、厚さ２ｍｍの銅製の板であり、上記銅薄膜１
７ａと接触している。１８は、実施例で使用した各電圧
計測用リード線３、４及び５に代わるものとして銅板を
用いたが、該銅板は、図に示す如く放電し易い様に先端
を細くしてある。

【００１９】上記した様な装置を使用して、銅板１８の
先端と絶縁材料１６ａとの距離を０．５ｍｍにし、電源
１９によって０〜１０ｋＶまでの電圧を印加して放電の
有無を調べた。電源による電圧印加時間は０．１秒と
し、０．２秒間隔で５回電圧印加を繰り返した。この結
果、室温下、ヘリウムガス雰囲気で電圧を印加すると、
絶縁性構造部材１０がない場合には、１００〜１５０Ｖ
程度の電圧で放電してしまうが、絶縁性構造部材１０を
使用した場合には、印加電圧が３ｋＶ程度でも放電が全
く観測されなかった。このことから、本発明の放電防止
機能が優れていることが確認された。尚、本実施例で
は、図１に示す様に、電圧計測用リード３、４及び５と
電流リード１とを異なるフランジで容器１２に取り付け
たが、これらを同じフランジで取り付けても、同じ特性
を示す超電導装置が得られる。

【００２０】実施例２図５に、本実施例の装置の電圧計測用リード線３、４及
び５の低温容器１２への取り付け部の断面構成図を示し
たが、本実施例における超電導装置全体の構成要素は図
１と同様である。図５において、絶縁性構造部材１０
は、Ａｌ₂Ｏ₃とＹ₂Ｏ₃の９０：１０（重量比）の混合物
を用いて絶縁部分１６を形成し、導電性材料である銅を
用いて導電性部分１７を形成したが、本実施例では、図
５に示す様に夫々が各２層となる様に構成した。本実施
例における絶縁性構造部材１０の形成方法としては、型
材を利用して上記した絶縁物の粉末と銅板とを用い、最
初、冷間静水圧（ＣＩＰ）法で加圧成型して円筒を作成
した。次に、同じ様にして作成した４本の円筒の絶縁性
構造部材１０を図５の様な形状となる様に組み合わせ
て、これをＡｒガス雰囲気下で１０００気圧、５００℃
で熱処理して、全ての絶縁性構造部材１０を一体成型し
た。この結果、本実施例で使用する図５に示す様な、３
箇所に絶縁性部分で周囲が形成された中空部分を有する
絶縁構造体Ａが作成された。

【００２１】上記の様にして得られた絶縁構造体Ａが使
用された本実施例の超電導装置の放電防止性能を、図６
に示した様な装置で調べた。先ず、上記で作製した絶縁
構造体Ａの中空部分の中に電圧計測用リード線３、４及
び５を挿入し、夫々のリード線の一端を図の様なコネク
ター２０で接続した。又、絶縁構造体Ａの外部には絶縁
構造体Ａの導電性部分１７と電気的に接続されている銅
製の加工体１８’（接地してある）を設置した。この様
な装置を用い、スイッチ２１を切り替えて、各リード線
間、リード線と外部銅加工体１８’との間での放電の有
無を調べた。ヘリウムガス雰囲気下で、電源１９により
１５ｋＶまでの電圧（電圧パルス幅が０．０１〜１．０
ｓｅｃ、パルス間隔を１ｓｅｃ）を印加した。

【００２２】この結果、本実施例の絶縁構造体Ａを使用
した場合には、５ｋＶまでの印加電圧では、いずれの場
合も放電は全く観測されなかった。１５ｋＶでパルス幅
が１．０ｓｅｃになると、試験した１０個の本実施例の
絶縁構造体Ａの内、１個の絶縁構造体Ａがリード線と外
部銅板との間で放電した。しかし、放電が発生してもそ
の次の電圧印加で連続して放電を生じることはなかっ
た。これは、絶縁材料に回復型絶縁材料であるＹ₂Ｏ₃を
混合している為に、放電が発生してもその放電が連続的
でなければ、絶縁特性を回復する為であると考えられ
る。これに対し、Ａｌ₂Ｏ₃の様な非回復型絶縁材料だけ
を使用した場合には、１度放電してしまうと絶縁特性が
回復しない為に構造体自身を交換する必要があるが、本
実施例の場合には交換の必要がない。

【００２３】又、リード線を絶縁構造体Ａの中空部分の
中心に位置させると、リード線と外部銅加工体１８’と
の最短間隔は約５ｍｍであるので、比較の為、上記の装
置を用い間隔をこれと同じにして、絶縁構造体Ａがない
場合についても同じ様に放電特性を調べた。この場合に
は、１００〜２００Ｖの電圧で放電が見られ、本実施例
の絶縁構造体１０を使用することにより、放電電圧の低
いヘリウムガス雰囲気下でも電圧計測用リード線の放電
を極めて高い信頼性で防止することが出来ることが確認
された。

【００２４】実施例３図７に、本実施例における電圧計測用リード線を内部に
収納する為の絶縁構造体Ａの構成原理図を示した。尚、
図７では、絶縁構造体Ａを構成する３本の絶縁性構造部
材１０の内の１本だけを示しているが、他の２本は、低
温容器１２に固定してもよいし、図７に示したと同様
に、絶縁部分１６が導電性材料からなる加工部材１７’
で低温容器１２に接続されていてもよい。本実施例で使
用する絶縁性構造部材１０の絶縁部分１６はＦＲＰ製の
円筒であり、その外周に導電性材料である銅線１７を螺
旋状に巻つけてある。尚、銅線１７はエポキシ系の接着
剤で絶縁部分１６に固定されている。又、銅線１７は、
その表面が冷却ガスに接触していてもよいし、銅線全体
が接着剤で覆われ、ＦＲＰ製の円筒１６と接着剤である
エポキシ樹脂との間に事実上埋め込まれた状態であって
もよい。銅線１７と低温容器１２とは、図に示す様な断
面形状の導電性材料からなる加工体１７’で電気的に接
続されるが、該加工体１７には低温容器１２の外部から
の熱侵入を少なくする為に、断面積が小さくなる部分が
設けられている。

【００２５】上記の様な構成の絶縁構造体Ａを使用した
場合の放電防止性能を、図６の様な装置で調べた。上記
絶縁構造体Ａの中に電圧計測リード線を挿入して収納
し、その一端を図の様にコネクター２０で接続した。
又、絶縁構造体１０の配置は自由であるが、図では説明
の関係で一列に並べて示した。接地してある銅加工体１
８’を銅線１７と接続した。そして、スイッチを切り替
えて、リード線間、リード線と外部銅板の間での放電の
有無を調べた。室温においてヘリウムガスを絶縁構造体
Ａの内外に２００ｍｌ／ｓｅｃの割合で流し、電源によ
り１５ｋＶまでの電圧（電圧パルス幅は０．０１〜１．
０ｓｅｃ、パルス間隔を０．５〜２．０ｓｅｃとした）
を印加した。この結果、本実施例の絶縁構造体を使用し
た場合には、３．５ｋＶまでの電圧では放電は全く観測
されなかった。

【００２６】実施例４本実施例の超電導装置の電圧計測リードの低温容器１２
への取り付け部付近の構成原理図を図８に示した。絶縁
性構造部材１０は２本であり、一方には超電導コイルの
超電導線の両端に接続した電圧計測用リード線３及び５
を、他方には超電導コイルの中央の超電導線に接続した
電圧計測用リード線４を収納した。絶縁性構造部材１０
を構成する絶縁性部分１６としては、Ａｌ₂Ｏ₃とＹ₂Ｏ₃
の９５：５（重量比）の混合物を型材に入れ、冷間静水
圧（ＣＩＰ）法で加圧成型して円筒を作成し、これをＡ
ｒガス雰囲気で１，０００気圧、８５０℃で熱処理して
形成した。又、導電性部分１７としては、この外周に溶
射法により、Ｃｕ膜を約３００μｍの厚さで形成した。
超電導コイルの両端からのリード線３及び５は、内径が
６ｍｍの絶縁性構造部材１０に入れ、超電導コイルの中
央からのリード線４は、内径が４ｍｍの絶縁性構造部材
１０中に収納した。これらの２本の絶縁性構造部材１０
は、図８に示す様に、独立に導電性の材料物１７’で機
械的に固定し、電気的にも接続した。しかし、これに限
定されず互いに接触させてもよいのは勿論である。又、
本実施例においては、冷却ガスの排気口１５は取り付け
部をより小型化する為に、接続端子１４に取り付けた。

【００２７】上記の様な構造とすることにより、取り付
け部の大きさ（低温容器１２に貫通させる穴の直径）
は、図１１に示した様な従来の超電導装置では、約５０
ｃｍ程度であったが、本実施例では２０ｃｍ程度であ
り、従来のものに比べて１／２以下にすることが出来
た。又、本実施例で得られた超電導装置の放電防止性能
を調べる為に、実施例１の場合と同様に、図４に示した
装置で評価した。この際、絶縁構造体として、断面厚さ
が上記の絶縁性構造部材１０と同じになる様に作成した
板状のものとし、銅板１８’と銅膜１７とが接触する様
に配置した。リード線の代用としては、タングステン板
を加工したもの１８を使用した。試験は、このタングス
テン板１８の先端と絶縁体１６との距離を２ｍｍとし
て、電源１９より電圧を印加して評価を行った。又、５
０Ｈｚの交流電圧を２秒間隔で１秒間印加し、これを１
０回繰り返して放電特性を調べた。この結果、ヘリウム
ガス雰囲気下でも本実施例と同様の構成の絶縁構造体Ａ
を用いた場合には、５ｋＶまでは放電が観測されなかっ
た。しかし、絶縁構造体Ａを取り除くと、１００Ｖ以下
でも放電が観測された。

【００２８】実施例５図９に本実施例の超電導装置の構成原理図を示した。図
中、超電導装置に必要な永久電流スイッチ、保護抵抗、
外部電源等は省略してある。図において絶縁性構造部材
１０は、テフロンチューブ（内径３ｍｍ、外径４ｍｍ）
の外周全面にカプトンテープを巻付けて絶縁性部分１６
を形成し、その上に更に幅２ｍｍ、厚さ３００μｍの銀
テープを巻回して導電性部分１７を形成し、これを接着
材で固定して形成した。この様な絶縁性構造部材１０の
内部に、電圧計測用リード線３、４及び５を夫々独立に
入れ、これらを配管外管１１の中に電流リード１と共に
挿入して低温容器１２に取り付けた。絶縁性構造部材１
０の導電性部分を構成している銀テープは、低温容器１
２と電気的に接続されている。上記の様な構成で使用す
る本実施例の絶縁性構造部材１０は、室温では変形可能
である為に、図９に示した様に超電導コイル２との接点
の近くまで自由に伸ばすことが出来る。各絶縁性構造部
材１０の配置は、本実施例では、図９に示す様に一列に
並べたが、本発明は、これに限定されず、配置にあたっ
て特段の制限は全くなく、絶縁性構造部材１０を自由な
配置で不図示の電圧計測制御器との接続端子１４に接続
することが出来る。更に、本実施例では、電流リード１
に比べて電圧計測リード３、４及び５の外径が細い為
に、電流リード１の配管外管１１の隙間にこれらを挿入
することが出来、取り付けフランジを少なくすることも
出来る。

【００２９】図１０の様な装置で本実施例の効果を調べ
た。本実施例の絶縁性構造部材１０の中に電圧計測用リ
ード線３を挿入し、絶縁性構造部材１０と、低温容器の
代用物であるＣｕ板１８’を接続した。一方、超電導コ
イルに電力を供給する電流リード用の導体３’を、銅板
１８’と反対側に設け、超電導コイルへの通電時におけ
る放電特性も調べた。電圧計測リード線３と銅板１８’
の距離は、約２ｍｍであり、リード線３と３’の距離は
約６ｍｍとした。先ず、電源１９’により、１００Ａ
の直流電流をリード線３’に流した状態で、電源１９に
より電圧計測リード線３に０．０１〜１秒のパルス幅
で、２秒間隔で電圧を印加した。この結果、室温のヘリ
ウムガスを３００ｍｌ／ｍｉｎの割合で流して放電の有
無を調べたが、３ｋＶの印加電圧では放電は見られなか
った。又、電源１９’からの通電をしない場合にも放電
しなかった。しかし、本実施例で使用した絶縁性構造部
材１０を取り除くと、リード線３’に通電してもしなく
ても５０Ｖ程度でも放電が起きてしまった。

【００３０】

【発明の効果】以上、説明した様に本発明によれば、絶
縁性部分と導電性部分とを少なくとも有し、且つ該導電
性部分が超電導コイルが収納されている容器と同電位と
なっている絶縁構造体を使用することにより、電圧計測
用リード周辺での異常放電を、ほぼ完全に防止すること
が出来、極めて信頼性の高い超電導装置が得られる。更
に、本発明によれば、取り付け部分の大きさも、放電防
止が可能になった為に従来よりも大幅に小さくすること
が出来、又、電流リードと同じフランジにより電圧計測
リードを取り付けることも出来る為、小型の極めて信頼
性の高い超電導装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の超電導装置の構成原理図である。

【図２】本発明の電圧計測リード取り付け部の構成原理
図である。

【図３】図２で使用している絶縁構造体の構成原理図で
ある。

【図４】本発明で使用した放電特性測定装置の概略構成
図である。

【図５】本発明の電圧計測リード取り付け部の構成原理
図である。

【図６】本発明で使用した放電特性測定装置構成図であ
る。

【図７】本発明の電圧計測リード取り付け部の構成原理
図である。

【図８】本発明の電圧計測リード取り付け部の構成原理
図である。

【図９】本発明の超電導装置の構成原理図である。

【図１０】本発明で使用した放電特性測定装置構成図で
ある。

【図１１】従来の超電導装置の構成原理図である。

【符号の説明】

１：電流リード２：超電導コイル２−１：超電導コイルの超電導線３、３’、４、５：リード線６：電圧計測制御器７：超電導コイルの外部電源８：永久電流スイッチ９：保護抵抗回路１０：絶縁構造体１１：配管外管１２：容器１３：絶縁フランジ１４、２０：接続端子１５：ガス排気口１６：絶縁性部分１７：導電性部分１７’、１８、１８’：導電性部材（加工体）１９、１９’：電源２１：スイッチ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の温度範囲に温度制御された容器に
収納された超電導コイルと、該超電導コイルに外部電源
から電力を供給する電流リードと、該外部電源と超電導
コイルとの間に配置される超電導コイル運転制御／保護
回路と、超電導コイルの超電導体に接続されている電圧
計測リードを備えた超電導装置において、該電圧計測リ
ード用のリード線が、絶縁性部分と導電性部分とを少な
くとも有する絶縁性構造部材からなる絶縁構造体内部に
該絶縁性部分とリード線とが対面した状態で収納され、
且つ該導電性部分が超電導コイルが収納されている容器
と同電位となっていることを特徴とする超電導装置。
【請求項２】絶縁構造体が、少なくとも１層の絶縁体
からなる絶縁性部分と少なくとも１層の導電性材料から
なる導電性部分とを有する積層構造の絶縁性構造部材か
らなり、且つ電圧計測リード用のリード線を収納する為
の絶縁性部分からなる中空部分が形成されている請求項
１に記載の超電導装置。
【請求項３】超電導コイルの両端に夫々接続されてい
る電圧計測リード用のリード線と超電導コイルの中間部
に接続されている電圧計測リード用のリード線とが異な
る中空部分に収納されている請求項２に記載の超電導装
置。
【請求項４】絶縁構造体が、絶縁体からなる中空体形
状の絶縁性部分と該中空体表面の一部分に覆設された導
電性材料からなる導電性部分とからなり、且つ該絶縁性
の中空体内部に電圧計測リード用のリード線が収納され
ている請求項１に記載の超電導装置。
【請求項５】中空体形状の絶縁性部分が室温で変形可
能な物質から構成され、且つ該絶縁性の中空体の外周に
超電導コイルが収納されている容器と同電位であって且
つ室温で変形可能な導電性材料からなる導電性部分が設
けられている請求項４に記載の超電導装置。